고1물리 전기에너지에 관한 겁니다.!!!

물의 흐름과 비교하면서 보면 이해하기가 쉽습니다.

 

하나하나 말씀드리겠습니다.

 

전기저항이 무엇인진 아시죠?

 

전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 값입니다.

 

이 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례 하죠..

 

교과서나 참고서를 보면 빠른 이해를 위해  원통에 사람이 지나가는 것으로 설명되있습니다.

 

긴원통을 사람이 지나가기 힘들듯이 도선의 길이가 길면 저항이 커지고

 

단면적이 작은 원통을 사람이 기어가기 힘들듯이 도선의 단면적이 크면 저항이 큰것이죠

 

이제 이 저항들을 직렬로 연결할때와 병렬로 연결할 때 어떻게 되는지 설명해드리겠습니다.

직렬연결이란 여러개의 저항을 한줄로 이어서 연결하는 방법입니다.

 

----저항1----저항2----저항3--

|                                                 |

-------------전지-----------------

 

컴퓨터로 기호를 어떻게 써야할지 몰라서 간단히 이렇게 쓰겠습니다.

 

이렇게 직렬로 연결하면 저항 1과 저항2 저항3에 흐르는 전류의 세기는 같습니다.

 

전류가 한개의 닫힌 도선을 따라 흐르므로,  각 저항에 흐르는 전류의 세기가 같은것이죠

 

전류는 도선안에서 갑자기 생기거나 사라지지 않아요

 

물과 같이 생각하면 이해하기 쉽습니다.

 

|--------

|  물통 |
| -------     -------        
|              |         |

펌           --------

프                      ------

|                         |        |

| --------------------------

 

누드교과서 물리1 같은 참고서를 보면 자세한 그림을 볼수 있습니다.

 

펌프롤 통해 계속해서 계속 돌고 있는 물은 3 물통에 모두 똑같이 흐르죠

 

그럼 직렬 연결에서 저항1에 흐르는 전류를 I1, 저항2에서는 I2, 저항3에서는 I3이라고 한다면

 

I1=I2=I3=I전체 라고 할 수 있습니다.

 

그리고 물통사이의 높이를 합치면 전체 높이가 되죠?

 

이것이 전기력에 의한 위치에너지인 전압입니다.

(V는 전압)

즉 V1+V2+V3=V전체 가 되는 것이죠

 

옴에 법칙 V=IR 아시죠?

 

이를 대입하면

(R은 저항)

V=V1+V2+V3=IR1+IR2+IR3=I(R1+R2+R3)=IR

 

즉 R1+R2+R3=R

 

직렬로 연결할 때의 합성저항은 각 저항을 모두 더한값입니다.

 

그러니까 직렬연결에서는 저항을 많이 연결할수록 합성저항이 커지는 것입니다.

 

병렬연결은 여러개의 저항을 나란하게 놓고 양끝을 함께 묶어 연결하는 방법입니다.

        |---저항1---|

------|---저항2---|------

        |---저항3---|

이것 역시 기호로 그리기 힘들어서..대충 그립니다. 책을 보면 잘 나와있어요

 

병렬 연결에서는 각 저항의 양단이 모두 전원의 (+)극과 (-)극에 연결되어 있으므로 각각의

 

저항 R1+R2+R3에 걸리는 전압은 전원의 전압 V와 같습니다.

 

|-----|--물통----|

|

펌

프

|

|

위의 한 물통에서 물이 여러 줄기로 흐르는 것지죠

 

그럼 모든 물줄기의 위치에너지는 같죠?

 

그리고 각물줄기들을 다 합쳐야 전체 흐르는 물의 양이죠

 

그러니

 

I1+I2+I3=I전체

 

옴의 법칙 I=V/R

 

I=I1=I2=I3=V/R1+V/R2+V/R3=V(1/R1+1/R2+1/R3)=V/R

 

합정저항은

 

1/R=1/R1+1/R2+1/R3 가 되는 것입니다.

 

병렬 연결에서는 각 저항의 역수를 모두 더하면 합성 저항의 역수가 되는 것입니다.

 

역수니까 많이 연결할수록 작아지는 것이죠

 

또 위에 서 말한 저항의 설명으로 생각하며 직렬 연결은 저항을 길게 늘어뜨린 것이죠?

 

길이가 길어젔으니 길게 할수록 저항은 커지죠

 

병렬연결은 도선을 포갠다고 생각할 수 있죠?

 

그러면 단면적이 증가하니까 저항은 감소합니다.

 

이게 제가 이해하고 있는 것입니다.

 

저도 고등학생이라...혹시 잘못 부분이 있다면 태클 걸어주세요..

  위에 글을 읽어보니 님의 경우에는 수식적으로 왜 저항이 작아지고 커지는지에 대해서는 알고 있는것 같네요^^ 뭐 대부분의 학생들이라면 거기서 끝, 더 이상의 의문은 가지지 않으실텐데 위와같은 의문을 품으신 걸 보니 대단한 분이라는 생각이 드는군요 ㅎ

 

  쉽게 말씀드리자면, 자 봅시다..

 

  먼저 전류를 흐르는 물이라고 생각하시고요^^

  그 다음 저항을 그 물이 흐르는 관이라고 생각하세요^^

 

  그럼 병렬 같은 경우

 

 

저항을 여러개 연결하게 되면 어떻게 될까요?? 즉 물이 흐르는 관이 더 커지겠죠?? 구멍이 더 넓어지게 될테니깐요

 그러면 당연히 전류라고 하는 흐르는 물은 좁을때보다 넓을때 훨씬 훨훨 잘빠져나가리라는것은 당연히 생각안해봐도 아실테구요^^

 

그래서 병렬시에는 전체 저항이 더 작아진다고 하는것이구요^^

 

다음은 직렬 같은 경우

 

 

직렬은 위와 같이 생각하면 무엇이 달라질까요???

물이 흐르는 관이 넓어지는것이 아니라 길어지게 됩니다. 그렇게 되면 그 물은 자유로이 흐르다가 갑자기 그런 관에 들어가게되는것입니다...

 그런데 웃긴것이 그 물이 생각할때에는 금방빠져나가겠지 하고 생각했는데, 아니 그놈의 관이 너무나도 기니까(즉, 저항이 크니깐) 물이 금방 속도가 죽어버리고 지쳐버리게 되는것이지요

 

  (물론 실제전류가 이러지는 않습니다^^, 대신 실제로도 전류의 크기는 작아지게되죠 옴의 법칙 V =IR 아마 배우셨을거라고 생각합니다. 이것에 의하면 제가 하는 말도 잘 이해가 갈거라고 생각하구요^^)

 

따라서 직렬시에는 전체 저항이 더 커진다라고 하는것입니다^^

 

 

 

  자 다음으로 물어보신 P =VI의 식이 왜 저렇게 되느냐는 것인데, 먼저 P라고 하는것은 전력입니다. 전력이라고 하는 것은 일정한 시간동안에 과연 얼마만큼의 일을 할 수 있냐는 건데 단위는 W or KW구요. 아마 가끔식 냉장고나 자동차 창문 같은 곳을 보면 이런 글씨를 본적이 있을겁니다. 물론 그 크기가 크면 클수록 같은 시간동안에 훨씬 많은 일을 할 수 있다는 것이겠져?? (뭐든 일잘하는놈이 이쁨받습니다 ㅋㅋ)

 

  따라서 P = W/t입니다. 여기서 W는 일이구요 단위는 J(줄)입니다. 지금부터 하는 말은 대학에 가시면 배울내용이기에 그렇게 깊게 생각안하셔도 됩니다^^

 

   Q = CV (여기서 Q는 전하량, C는 캐패시터, V는 전압^^ 입니다)  대학에 가면 배우시겠지만 분명!! W = CV² 입니다. 그러면 위의식 P =W/t 는 P = CV²/t 되구요. 여기서 식을 조금 풀어서 써보면 P = (CV)*(V/t)이겠죠?? (*표시는 곱하기 이에요^^) 

  여기서 CV는 위에서 말한바와 같이 Q이고요, 그래서 위의 식을 다시 써보면 P = Q*(V/t) = V*(Q/t)입니다. 배우셨을지 모르겠는데 전류( I )라고 하는 것은 일정한 시간동안에 얼마만큼의 전하량( Q ) 가 흐르냐는것이 정의 거든요. 따라서 Q/t는 I(전류)되는 것입니다.

  따라서 위의 식은 P = VI 가 드디어 나오게 되는 것입니다.

 

 

 그 후에는 아실거라 생각합니다만, 옴의법칙 V =IR이기때문에 위의식에서부터 차례로 대입해 나가보면  P = VI =I²R =V²/R이 나오게 되는것입니다.^^

 

위의 줄친부분은 님이 대학에 가시게 되면 배울부분이라 이해 못하셔도 됩니다만, 자세히 읽어보신다면 쉽게 이해할 수 있을겁니다.

 

제가 말씀드릴수 있는 부분은 여기까지 일것 같네요^^; 나머지는 님께서 조금이라도 열심히 하시는 것밖에는^^

 

이제 중1이시라니 열심히 하시면 분명 좋은 결실이 있을겁니다, 벌써 이런것에 의문을 같는 분은 분명 큰일을 하실거라고도 생각되네요^^ 그럼 저는 이만~

 

직렬과 병렬을 비교하자면

직렬에서는 저항이 많아질수록 저항의 길이가 길어진다고 할 수 있고,

병렬에서는 저항의 넓이가 넓어진다고 할 수 있습니다.

그렇기 때문에 저항의 길이가 길어질수록 저항이 늘어나는 것이고,

저항이 넓어질수록 전류가 지나가기가 쉬워지기 때문에 저항이 낮아지는것입니다.